在漏磁法探傷中霍爾傳感器電子電路設計

1、課程設計說明書 第 i 頁探傷式傳感器應用電路設計摘 要霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器?；魻栃谴烹娦囊环N，通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。采用霍爾傳感器，檢測結果直接以電信號輸出，經放大器放大，輸入到報警電路，進行報警。霍爾器件是一種采用半導體材料制成的磁電轉換器件。如果在輸入端通入控制電流 ic，當有一磁場 b 穿過該器件感磁面，則在輸出端出現(xiàn)霍爾電勢 vh。在磁場力作用下，在金屬或通電半導體中將產生霍耳效應，其輸出電壓與磁場強度成正比?；诨舳幕舳鷤鞲衅鞒Ｓ糜跍y量磁場強度，其測量范圍從 10oe

2、到幾千奧斯特。盡管人們早在 1879 年就知道了霍耳效應，但直到 20 世紀 60 年代末期，隨著固態(tài)電子技術的發(fā)展，霍耳效應才開始被人們所應用。關鍵字：霍爾傳感器， 霍爾效應，無損探傷，報警電路 課程設計說明書 第 ii 頁目錄1 緒論.11.1 霍爾傳感器發(fā)展狀發(fā)展.12 設計方案及其特點.22.1 電路方案說明.22.2 方案論證.23 傳感器工作原理.33.1 霍爾傳感器的特性.33.1.1 線性型霍爾傳感器的特性.33.1.2 開關型霍爾傳感器的特性.33.1.3 基本補償電路.33.2 霍爾傳感器.33.2.1 磁阻傳感器.44 霍爾傳感器應用.44.1 線性型霍爾傳感器.44.1

3、.1 電流傳感器.44.1.2 位移測量.44.2 開關型霍爾傳感器.54.2.1 測轉速或轉數(shù).54.2.2 霍爾效應還能夠測量磁場.5課程設計說明書 第 iii頁4.2.3 電磁無損探傷.55 霍爾傳感器的工作原理.55.1.霍爾效應原理.55.1.1 直放式電流傳感器.65.1.2 磁平衡式電流傳感器.75.2 霍爾元件電磁無損探傷原理.75.3 霍爾式接近開關工作原理.86 單元電路設計、參數(shù)計算和器件選擇.86.1 單元電路設計.96.2 參數(shù)計算.97 電路設計.117.1 測試原理.117.2 報警電路.11結論.13致 謝.14參考文獻.15課程設計說明書 第1頁1 緒論1.1

4、 霍爾傳感器發(fā)展狀發(fā)展霍爾效應被發(fā)現(xiàn) 100 多年以來,它的應用發(fā)展經歷了三個階段；從霍爾效應的發(fā)現(xiàn)到 20 世紀 40 年代前期。最初由于金屬材料中的電子濃度很大而霍爾效應十分微弱所以沒有引起人們的重視。這段時期也有人利用霍爾效應制成磁場傳感器，但實用價值不大,到了 1910 年有人用金屬鉍制成霍爾元件，作為磁場傳感器。但是，由于當時未找到更合適的材料，研究處于停頓狀態(tài)。 從 20 世紀 40 年代中期半導體技術出現(xiàn)之后，隨著半導體材料、制造工藝和技術的應用，出現(xiàn)了各種半導體霍爾元件，特別是鍺的采用推動了霍爾元件的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了采用分立霍爾元件制造的各種磁場傳感器。 自 20 世紀 60

5、年代開始，,隨著集成電路技術的發(fā)展，出現(xiàn)了將霍爾半導體元件和相關的信號調節(jié)電路集成在一起的霍爾傳感器。進入 20 世紀 80 年代，隨著大規(guī)模超大規(guī)模集成電路和微機械加工技術的進展，霍爾元件從平面向三維方向發(fā)展，出現(xiàn)了三端口或四端口固態(tài)霍爾傳感器，實現(xiàn)了產品的系列化、加工的批量化、體積的微型化?；魻栃?1879 年被發(fā)現(xiàn)至今已有 100 多年的歷史，我國從 20 世紀 70 年代開始研究霍爾器件，經過 30 余年的研究和開發(fā)，目前已經能生產各種性能的霍爾元件，例如普通型、高靈敏度型、低溫度系數(shù)型、測溫側磁型和開關式的霍爾元件?；魻栃谴烹娦?】的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（a.h.hall

6、，18551938）于1879 年在研究金屬的導電機構時發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導體、導電流體等也有這種效應，而半導體的霍爾效應比金屬強得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應用于工業(yè)自動化技術、檢測技術及信息處理等方面?；魻栃茄芯堪雽w材料性能的基本方法。通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。獨立的傳統(tǒng)儀器，例如示波器和波形發(fā)生器，價格昂貴，且被廠家限定了功能，只能完成一件或幾件具體的工作，因此用戶通常都不能對其加以擴展或自定義其功能。儀器的旋鈕和開關、內置電路及用戶所能使用的功能對這臺儀器來說都是獨一無二的，另外開發(fā)這些儀器必須

7、要用專門的技術和高成本的原部件，從而使他們身價頗高且不易更新，而虛擬儀器測試系統(tǒng)的功能可以由用戶根據需要自行設計軟件來定義或擴展，而不是只能由廠家事先定義且固定不可改變。這樣，用戶不必購買多種不同功能的傳統(tǒng)儀器，不必購買昂貴的集多種功能于一身的課程設計說明書 第2頁傳統(tǒng)儀器，也不必不斷購買新的儀器。因為虛擬儀器可與計算機同步發(fā)展，與網絡及其它周邊設備互連，用戶只需改變軟件程序就可不斷賦予它或擴展增強它的測試能力。這就是說，儀器的設計制造不再是廠家的專利。虛擬儀器開創(chuàng)了一起使用者可以成為儀器設計者的時代，這將給儀器使用者帶來無盡的收益，而且使用儀器解決方案可以大幅降低資金成本、系統(tǒng)開發(fā)成本和系統(tǒng)

8、維護成本，同時還為用戶加快產品上市時間并提高產品質量。1.2 設計任務與要求首先我們先將一塊永磁體放在一個小管道上，使其金屬管道被完全磁化。使磁感線在管道內部均勻分布，如果管道內部沒有損傷，則金屬管道沒有破損，即沒有漏磁；如果管道內部存在損傷，則金屬管道損壞，有漏磁。其次我們先將檢測電路按照需要連接好，如圖 1.3.1 所示，將連接好的電路通過霍爾元件探頭把它放到被檢測的金屬管道表面，然后通過示波器觀察是否有波形輸出來判斷管道中是否存在損傷。我們通過示波器觀察到示波器上有不規(guī)則波形輸出，由此我們得出了我們選用的管道存在損傷。1.3 基本工作原理及框圖被檢測元件用電路檢測用磁體磁化元件有波形輸出

9、無波形輸出有損傷無損傷圖 1.3.1 檢測流程圖2 設計方案及其特點2.1 電路方案說明首先我們先將一塊永磁體放在一個小管道上，使其金屬管道被完全磁化。使磁感線在管道內部均勻分布，如果管道內部沒有損傷，則金屬管道沒有破損，即沒有漏磁；課程設計說明書 第3頁如果管道內部存在損傷，則金屬管道損壞，有漏磁。其次我們先將檢測電路按照需要連接好，如圖 4 所示，將連接好的電路通過霍爾元件探頭把它放到被檢測的金屬管道表面，然后通過示波器觀察是否有波形輸出來判斷管道中是否存在損傷。我們通過示波器觀察到示波器上有不規(guī)則波形輸出，由此我們得出了我們選用的管道存在損傷。2.2 方案論證目前霍爾傳感器的用途越來越廣

10、，在不同的領域幾乎都有所涉及，特別是霍爾傳感器在磁場方面的應用，也就是漏磁檢測，在不同的領域漏磁檢測的方法也使不同的，因此我們方案如下：方案一：利用霍爾元件的漏磁檢測管道的無損探傷檢測。方案二：利用霍爾元件的漏磁現(xiàn)象檢測鋼絲繩的損傷。由以上方案經過反復討論最終確定為用漏磁對管道的探傷確定為我們的最佳方案。3 傳感器工作原理3.1 霍爾傳感器的特性3.1.1 線性型霍爾傳感器的特性輸出電壓與外加磁場強度呈線性關系，在 b1b2 的磁1感應強度范圍內有較好的線性度，磁感應強度超出此范圍時則呈現(xiàn)飽和狀態(tài)。3.1.2 開關型霍爾傳感器的特性當外加的磁感應強度2超過動作點 bop 時，傳感器輸出低電平，

11、當磁感應強度降到動作點 bop 以下時，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點 brp 時，傳感器才由低電平躍變?yōu)楦唠娖健op 與 brp 之間的滯后使開關動作更為可靠。 當磁感應強度超過動作點 bop 時，傳感器輸出由高電平躍變?yōu)榈碗娖剑谕獯艌龀废?，其輸出狀態(tài)保持不變（即鎖存狀態(tài)） ，必須施加反向磁感應強度達到 brp 時，才能使電平產生變化。3.1.3 基本補償電路課程設計說明書 第4頁圖 3.1.3 補償電路圖3.2 霍爾傳感器通電的載體在受到垂直于載體平面的外磁場作用時，則載流子受到洛倫茲力的作用， 并有向兩邊聚集的傾向,由于自由電子的聚集(一邊多一邊必然少)從而形成電勢差， 在

12、經過特殊工藝制備的半導體材料這種效應更為顯著。從而形成了霍爾元件。早期的霍爾效應的材料 insb(銻化銦)。為增強對磁場的敏感度,在材料方面半導體 iiiv 元素族都有所應用。近年來，除 insb 之外，有硅襯底的，也有砷化鎵的?；魻柶骷捎谄涔ぷ鳈C理的原因都制成全橋路器件，其內阻大約都在150500 之間。對線性傳感器工作電流大約在 210ma 左右，一般采用恒流供電法。insb 與硅襯底霍爾器件典型工作電流為 10ma。而砷化鎵典型工作電流為 2 ma。作為低弱磁場測量，我們希望傳感器自身所需的工作電流越低越好。（因為電源周圍即有磁場，就不同程度引進誤差。另外，目前的傳感器對溫度很敏感，通

13、的電流大了，有一個自身加熱問題。（溫升）就造成傳感器的零漂。這些方面除外附補償電路外，在材料方面也在不斷的進行改進?；魻杺鞲衅髦饕袃纱箢悾活悶殚_關型器件，一類為線性霍爾器件，從結構形式（品種）及用量、產量前者大于后者?；魻柶骷捻憫俣却蠹s在 1us 量級。3.2.1 磁阻傳感器磁阻傳感器，磁敏二極管3是繼霍爾傳感器后派生出的另一種磁敏傳感器。采用的半導體材料于霍爾大體相同。但這種傳感器對磁場的作用機理不同，傳感器內載流子運動方向與被檢磁場在一平面內。（順便提醒一點，霍爾效應于磁阻效應是并存的。在制造霍爾器件時應努力減少磁阻效應的影響，而制造磁阻器件時努力避免霍爾效應（在計算公式中，互為非

14、線性項）。在磁阻器件應用中，溫度漂移的控制也是主要矛盾，在器件制備方面，磁阻器件由于與霍爾不同，因此，早期的產品為單只磁敏電阻。由于溫度漂移大，現(xiàn)在多制成單臂（兩只磁敏電阻串聯(lián)）主要是為補償溫度漂移。目前也有全橋產品，但用法（目的）與霍爾器件略有差異。據報導磁阻器件的響應速度同霍爾1us 量級。磁阻傳感器由于工作機理不同于霍爾，因而供電也不同，而是采用恒壓源（但也需要一定的電流）供電。當后續(xù)電路不同對供電電源的穩(wěn)定性及內部噪聲要求高低有所不同。4 霍爾傳感器應用課程設計說明書 第5頁按被檢測對象的性質可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測受檢對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受

15、檢對象上人為設置的磁場，這個磁場是被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量，例如速度、加速度、角度、角速度、轉數(shù)、轉速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉變成電學量來進行檢測和控制。4.1 線性型霍爾傳感器4.1.1 電流傳感器 由于通電螺線管內部存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾傳感器測量出磁場，從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。 霍爾電流傳感器工作原理，標準圓環(huán)鐵芯有一個缺口，將霍爾傳感器插入缺口中，圓環(huán)上繞有線圈，當電流通過線圈時產生磁場，

16、則霍爾傳感器有信號輸出。 4.1.2 位移測量 兩塊永久磁鐵同極性相對放置，將線性型霍爾傳感器置于中間，其磁感應強度為零，這個點可作為位移的零點，當霍爾傳感器在 z 軸上作z 位移時，傳感器有一個電壓輸出，電壓大小與位移大小成正比。如果把拉力、壓力等參數(shù)變成位移，便可測出拉力及壓力的大小，是按這一原理制成的力傳感器。4.2 開關型霍爾傳感器4.2.1 測轉速或轉數(shù) 在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼，霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處，圓盤旋轉一周，霍爾傳感器就輸出一個脈沖，從而可測出轉數(shù)（計數(shù)器），若接入頻率計，便可測出轉速。 如果把開關型霍爾傳感器按預定位置有規(guī)律地布置在軌道上，當裝在運動車輛上的

17、永磁體經過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。4.2.2 霍爾效應還能夠測量磁場 在工業(yè)、國防和科學研究中，例如在粒子回旋器、受控熱核反應、同位素分離、地球資源探測、地震預報和磁性材料研究等方面，經常要對磁場進行測量，測量磁場的方法主要有核磁共振法、霍爾效應法和感應法等。具體采用什么方法，要由被測磁場的類型和強弱來確定4?；魻栃ň哂薪Y構簡單、探頭體積小、測量快和直接連續(xù)讀數(shù)等優(yōu)點，特別適合于測量只有幾個毫米的磁極間的磁場，缺點是測量結果受溫度的影響較大。課程設計說明書 第6頁4.2.3 電磁無損探傷 霍爾效應無損探傷方法安全、可靠、實用，并能實現(xiàn)無

18、速度影響檢測，因此，被應用在設備故障診斷、材料缺陷檢測之中。其探傷原理是建立在鐵磁性材料的高磁導率特性之上。采用霍爾元件檢測該泄漏磁場 b 的信號變化，可以有效地檢測出缺陷存在。鋼絲繩作為起重、運輸、提升及承載設備中的重要構件，被應用于礦山、運輸、建筑、旅游等行業(yè)，但由于使用環(huán)境惡劣，在它表面會產生斷絲、磨損等各種缺陷，所以，及時對鋼絲繩探傷檢測顯得尤為重要。目前，國內外公認的最可靠、最實用的方法就是漏磁檢測方法，根據這一檢測方法設計的斷絲探傷檢測裝置，如 emtc 系列鋼絲繩無損檢測儀，其金屬截面積測量精度為 0.2，一個捻距內斷絲有一根誤判時準確率90，性能良好，在生產中有著廣泛的用途。5

19、 霍爾傳感器的工作原理霍爾電流傳感器是根據霍爾原理制成的。它有兩種工作方式，即磁平衡式和直式?；魻栯娏鱾鞲衅饕话阌稍呺娐贰⒕鄞怒h(huán)、霍爾器件、 （次級線圈）和放大電路等組成。5.1.霍爾效應原理 將一塊半導體或導體材料，沿 z 方向加以磁場b，沿 x 方向通以工作電流 i，則在 y 方向產生出電動勢hv，如圖 1 所示，這現(xiàn)象稱為霍爾效應5。hv稱為霍爾電壓 圖 5.1 圖 5.2實驗表明，在磁場不太強時，電位差hv與電流強度 i 和磁感應強度 b 成正比，與板的厚度 d 成反比，即式（1）中hr稱為霍爾系數(shù)，式（2）中hk稱為霍爾元件的靈敏度，單位為 mv / (mat)。+-vhehefm

20、fbidbabzxy+-vhehfmfebbidabdibrvhh課程設計說明書 第7頁產生霍爾效應的原因是形成電流的作定向運動的帶電粒子即載流子（n 型半導體中的載流子是帶負電荷的電子，p 型半導體中的載流子是帶正電荷的空穴）在磁場中所受到的洛侖茲力作用而產生的。 或 5.1.1 直放式電流傳感器眾所周知，當電流通過一根長導線時，在導線周圍將產生一磁場，這一磁場的大小與流過導線的電流成正比，它可以通過磁芯聚集感應到霍爾器件上并使其有一信號輸出。這一信號經信號放大器放大后直接輸出，一般的額定輸出標定為 4v。5.1.2 磁平衡式電流傳感器磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器，即主回路被測電流 i

21、p 在聚磁環(huán)處所產生的磁場通過一個次級線圈，電流所產生的磁場進行補償， 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為：當主回路有一電流通過時，在導線上產生的磁場被聚磁環(huán)聚集并感應到霍爾器件上， 所產生的信號輸出用于驅動相應的功率管并使其導通，從而獲得一個補償電流 is。 這一電流再通過多匝繞組產生磁場 ，該磁場與被測電流產生的磁場正好相反，因而補償了原來的磁場， 使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與 ip 與匝數(shù)相乘 所產生的磁場相等時，is 不再增加，這時的霍爾器件起指示零磁通的作用 ，此時可以通過 is 來平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。 一旦磁場失去平衡

22、，霍爾器件就有信號輸出。經功率放大后，立即就有相應的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡，所需的時間理論上不到1s，這是一個動態(tài)平衡的過程。5.2 霍爾元件電磁無損探傷原理電磁無損探傷原理6是建立在鐵磁性材料的高磁導率這一特性之上，通過測量鐵磁性材料中由于缺陷所引起的磁導率變化來檢查缺陷，鐵磁性材料在外加磁場的作用下被磁化，當機械設備無缺陷時，磁力絕大部分通過鐵磁材料，此時在材料的內部磁力線均勻分布，當有缺陷存在時，由于材料中缺陷的磁導率遠比鐵磁材料本身小，至使ibkvhh課程設計說明書 第8頁磁力線發(fā)生彎曲，并且有一部分磁力線泄漏出材料表面（見圖 3），采用霍爾元件檢

23、測該泄漏磁場 b 的信號變化，就能有效地檢測缺陷的存在。圖 5.2.1 外加磁場作用下無缺陷的鐵磁性材料內部磁力線分布圖 5.2.2 表面缺陷引起的磁力線彎曲現(xiàn)象及磁場泄漏情況5.3 霍爾式接近開關工作原理霍爾式接近開關屬于一種有開關量輸出的位置傳感器，它由 lc 高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內部產生渦流。這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩能力衰減，內部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關的通或斷。這種接近開關所能檢測的物體必須是金屬物體。工作流程方框圖 當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時，

24、薄片的兩端就會產生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢 u，其表達式為u=kib/d （3）其中 k 為霍爾系數(shù)，i 為薄片中通過的電流，b 為外加磁場（洛倫慈力 lorrentz）的磁感應強度，d 是薄片的厚度。課程設計說明書 第9頁 由此可見，霍爾效應的靈敏度高低與外加磁場的磁感應強度成正比的關系。我門銷售的霍爾開關就屬于這種有源磁電轉換器件，它是在霍爾效應原理的基礎上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號轉換成實際應用中的電信號，同時又具備工業(yè)場合實際應用易操作和可靠性的要求?；魻栭_關的輸入端是以磁感應強度 b 來表征的，當 b 值達到一定的程

25、度（如 b1）時，霍爾開關內部的觸發(fā)器翻轉，霍爾開關的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉。輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開關類似有 npn、pnp、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性） 、雙信號輸出之分。 霍爾開關具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應頻率高等特點，內部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作?；魻栭_關可應用于接近開關，壓力開關，里程表等，作為一種新型的電器配件?；魻栭_關的功能類似干簧管磁控開關，但是比它壽命長，響應快無磨損，而且安裝時要注意磁鐵的極性，磁鐵極性裝反無法工作。6 單元電路設計、參數(shù)計算和器件選擇6.1 單元電路設計運算放大器（簡稱“運放”）是具有很高放大倍數(shù)的

26、電路單元。在實際電路中，通常結合反饋網絡共同組成某種功能模塊。由于早期應用于模擬計算機中，用以實現(xiàn)數(shù)學運算，故得名“運算放大器”。運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現(xiàn)，也可以實現(xiàn)在半導體芯片當中。隨著半導體技術的發(fā)展，大部分的運放是以單芯片的形式存在。運放的種類繁多，廣泛應用于電子行業(yè)當中。5運放如圖有兩個輸入端 a（反相輸入端），b（同相輸入端）和一個輸出端 o。也分別被稱為倒向輸入端非倒向輸入端和輸出端。當電壓 u 加在 a 端和公共端（公共端是電壓為零的點，它相當于電路中的參考結點。）之間，且其實際方向從 a 端高于公共端時，輸出電壓 u 實際方向則自公共端指向 o

27、 端，即兩者的方向正好相反。當輸入電壓 u+加在 b 端和公共端之間，u-與 u+兩者的實際方向相對公共端恰好相同。圖 6.1 運算放大器課程設計說明書 第10頁6.2 參數(shù)計算霍爾元件是一個四端子元件，由矩形半導體薄片構成，當霍爾元件 a、b 端通以恒定電流 i 時，在其表面垂直方向施加磁場 b，則在 c、d 端累積電荷形成與控制電流、磁場強度成正比的霍爾電勢 uh（見圖 6.2），其關系為： (1)d/uhibrh 圖 6.2 霍爾元件的工作原理圖uh-霍爾電壓；rh-霍爾系數(shù)；d-霍爾元件的厚度；i-通過霍爾元件的電流；b-加在霍爾元件上的磁場磁力線密度；從上面的公式可以看出，霍爾電壓正

28、比于電流強度和磁場強度，且與霍爾元件的形狀有關。在電流強度恒定以及霍爾元件形狀確定的條件下，霍爾電壓正比于磁場強度。當所加磁場方向改變時，霍爾電壓的符號也隨之改變因此，霍爾元件可以用來測量磁場的大小及方向。6r1、r2 為阻值是 1k 電阻；r3、r4 為阻值是 100k 電阻；r5、r6 為阻值是 4.7k 電阻；課程設計說明書 第11頁uo 為 12v 的直流電源。6.3 霍爾式接近開關選擇m12 霍爾式接近開關（npn/pnp 三極管驅動輸出）檢測距離：110 毫米工作電壓：330v 直流工作電流：小于 5 毫安響應頻率：5000hz輸出電流：100 毫安，感性負載 50 毫安溫度范圍：

29、4070 度安裝方式：埋入式 圖 6.3 霍爾傳感器簡圖 圖 6.4 霍爾傳感器簡圖圖 6.5 霍爾傳感器內部結構這是最常用的霍爾開關，它的直徑為 12 毫米，固定時只要在設備外殼上打一個 12 毫米的園孔就能輕松固定，長度約 30 毫米，背后有工作指示燈，當檢測到物體時紅色 led 點亮，平時處于熄滅狀態(tài)，非常直觀，引線長度為 100 毫米。7 電路設計7.1 測試原理課程設計說明書 第12頁在探傷過程中，使鋼棒不斷轉動，而探頭和帶鐵芯的激勵線圈沿鋼棒軸向運動，可以快速地對鋼棒的全部表面是否有缺陷進行全面檢測，當鋼棒表面無缺陷，即無泄漏磁通，霍爾傳感器探頭沒有信號輸出，報警電路的指示燈為綠燈

30、。若鋼棒上的裂紋旋轉至鐵芯下，裂紋處的泄漏磁通作用于探頭，探頭將泄漏磁通量轉換成電壓信號，輸出到報警電路，報警電路的指示燈為紅光，從而報警。7.2 報警電路由圖可知當輸入電壓大于閾值電壓 時紅色二極管發(fā)光進行報警，若輸入電壓小于 3v 時，就會發(fā)出綠光，表示被測器件可以使用。由一個 ua748cp 運算放大器及兩個電阻，兩個發(fā)光二極管構成的比較及報警電路。如圖 7.1 所示圖 7.1 報警電路圖課程設計說明書 第13頁結論本設計研究了一種基于磁敏二極管傳感器技術和霍爾效應。通過磁敏二極管感應磁場變化為核心，并在確定的位置處產生位置傳感信號，經信號轉換電路處理后去控制功率開關電路。開關電路接通后又可持續(xù)控制磁場變化，是一種可行性非常高的方案。在本次的設計過程中，我又對磁敏式傳感器的使用有了更進一步的了解，尤其是磁敏二極管的磁電特性、伏安特性和溫度特性有了更深的認識。其次對畫圖軟件 autocad 的使用有了很大的收獲，本設計的缺點是需要的磁敏二極管特征完全相同，在方案改進方面，可以考慮將磁敏二極管換成磁敏三極管，以期更好的靈敏度。通過此次課程設計，學到了很多東西。從查資料，整理資料到讀程序，寫程序，改程序，仿真直至通過老師的驗收，一切都充滿了刻苦與艱辛，其間充滿了挫折可是同時又伴隨著歡樂。